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Genetic Identity and Diversity of Procambarus Llamasi (Decapoda, Astacidae, Cambarinae) from the Yucatan Peninsula, Mexico

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[Two species of cambarids have been reported for the Yucatan Peninsula, Procambarus llamasi and P. pilosimanus, the latter with a distribution that stretches from the south of Veracruz to the south of Campeche. However, during the last decade only the presence of P. llamasi has been reported; as a consequence, and also because of the biogeographic isolation of the Laguna de Chichancanab, we here investigated two southern populations, Procambarus sp. from Laguna de Chichancanab, Quintana Roo (LCh) and Procambarus llamasi from Ignacio Zaragoza, Campeche (IZa). We investigated these at the molecular level in order to determine if they are independent genetic units. The levels of genetic heterogeneity of the mitochondrial r16S and subunit I of the cytochrome oxidase (CO-I) genes are thus evaluated and contrasted to the levels of the cambarellinid, Cambarellus montezumae from the Xochimilco Channels, D.F. (XCh). The phylogenetic relations of these populations in relation to other Neartic and Neotropical astacoids (Astacidae and Cambaridae) and Caribbean atyids (Atyidae) were investigated. Levels of genetic diversity (h and π) in both r16S and CO-I were lower in the southeastern populations in relation to the Cambarellinae from central Mexico. For instance, π ranged from 0.00000 to 0.00149 for r16S and CO-I, respectively, in the southeastern populations, whereas the central population showed levels that ranged from 0.00250 to 0.00232 for the same gene regions. Both gene regions indicate significant levels of structuring among the southeastern populations (F ST, 0.714 and 0.612, P < 0.0001, for r16S and CO-I), and these results are supported by the lack of actual gene flow. However, in order to confirm this hypothesis a larger number of populations along the range of distribution of the species should be tested. The phylogenetic reconstruction by maximum parsimony (MP), minimum evolution (ME), and maximum likelihood (ML) of these populations and other astacids and atyids, confirms the monophyly of the two southeastern populations (P. llamasi) as well as of C. montezumae, and suggests that Cambaridae constitutes a non-monophyletic assemblage, a hypothesis herein confirmed by a total evidence Bayesian analysis. Se han reportado dos especies de cambáridos para la Península de Yucatán, Procambarus llamasi y P. pilosimanus, éste ultimo con una distribución que va del sur de Veracruz al sur de Campeche. Sin embargo, durante la última década solo se ha registrado la presencia de P. llamasi. Además y debido al aislamiento de la Laguna de Chichancanab, en el presente trabajo se investigan a nivel molecular a dos poblaciones sureñas, Procambarus sp. de la Laguna de Chichancanab, Quintana Roo (LCh) y Procambarus llamasi de Ignacio Zaragoza, Campeche (IZa), para determinar sí son unidades genéticas independientes. Se evalúan y contrastan los niveles de heterogeneidad de las subunidades mitocondriales r16S y citocromo oxidasa I (CO-I) con relación a las del cambarelinido Cambarellus montezumae de los Canales de Xochimilco, D.F. (XCh). Se investigan las relaciones filogenéticas de éstas poblaciones en relación a especies de astacoideos Neárticos y Neotropicales (Astacidae y Cambaridae) y de atyidos caribeños (Atyidae). Los niveles de diversidad genética (h and π) para r16S y CO-I fueron más bajas en las poblaciones sureñas en relación al cambarelinido del centro de México. Por ejemplo, π varió de 0,00000 a 0,00149 para r16S y CO-I, respectivamente, para las poblaciones sureñas, mientras que para la población central los valores variaron entre 0,00250 y 0,00232 para las mismas regiones. Ambas regiones génicas mostraron niveles significativos de estructuración entre las poblaciones sureñas (F ST, 0,714 y 0,612, P < 0,0001, para r16S y CO-I), resultados que son apoyados por los bajos niveles de flujo génico, sin embargo un mayor número de poblaciones a lo largo de la distribución de la especie deberán ser muestreadas para corroborar dicha hipótesis. La reconstrucción filogenética de estas poblaciones y otros astacoideos y atyidos y por medio de máxima parsimonia (MP), mínima evolución (ME) y máxima verosimilitud (ML) confirman la monofilia de las dos poblaciones sureñas (P. llamasi), así como la de C. montezumae y sugieren que la familia Cambaridae es un ensamble no-monofilético, hipótesis que se confirma con un análisis Bayesiano de evidencia total., Two species of cambarids have been reported for the Yucatan Peninsula, Procambarus llamasi and P. pilosimanus, the latter with a distribution that stretches from the south of Veracruz to the south of Campeche. However, during the last decade only the presence of P. llamasi has been reported; as a consequence, and also because of the biogeographic isolation of the Laguna de Chichancanab, we here investigated two southern populations, Procambarus sp. from Laguna de Chichancanab, Quintana Roo (LCh) and Procambarus llamasi from Ignacio Zaragoza, Campeche (IZa). We investigated these at the molecular level in order to determine if they are independent genetic units. The levels of genetic heterogeneity of the mitochondrial r16S and subunit I of the cytochrome oxidase (CO-I) genes are thus evaluated and contrasted to the levels of the cambarellinid, Cambarellus montezumae from the Xochimilco Channels, D.F. (XCh). The phylogenetic relations of these populations in relation to other Neartic and Neotropical astacoids (Astacidae and Cambaridae) and Caribbean atyids (Atyidae) were investigated. Levels of genetic diversity (h and π) in both r16S and CO-I were lower in the southeastern populations in relation to the Cambarellinae from central Mexico. For instance, π ranged from 0.00000 to 0.00149 for r16S and CO-I, respectively, in the southeastern populations, whereas the central population showed levels that ranged from 0.00250 to 0.00232 for the same gene regions. Both gene regions indicate significant levels of structuring among the southeastern populations (FST, 0.714 and 0.612, P < 0.0001, for r16S and CO-I), and these results are supported by the lack of actual gene flow. However, in order to confirm this hypothesis a larger number of populations along the range of distribution of the species should be tested. The phylogenetic reconstruction by maximum parsimony (MP), minimum evolution (ME), and maximum likelihood (ML) of these populations and other astacids and atyids, confirms the monophyly of the two southeastern populations (P. llamasi) as well as of C. montezumae, and suggests that Cambaridae constitutes a non-monophyletic assemblage, a hypothesis herein confirmed by a total evidence Bayesian analysis. Se han reportado dos especies de cambáridos para la Península de Yucatán, Procambarus llamasi y P. pilosimanus, éste ultimo con una distribución que va del sur de Veracruz al sur de Campeche. Sin embargo, durante la última década solo se ha registrado la presencia de P. llamasi. Además y debido al aislamiento de la Laguna de Chichancanab, en el presente trabajo se investigan a nivel molecular a dos poblaciones sureñas, Procambarus sp. de la Laguna de Chichancanab, Quintana Roo (LCh) y Procambarus llamasi de Ignacio Zaragoza, Campeche (IZa), para determinar sí son unidades genéticas independientes. Se evalúan y contrastan los niveles de heterogeneidad de las subunidades mitocondriales r16S y citocromo oxidasa I (CO-I) con relación a las del cambarelinido Cambarellus montezumae de los Canales de Xochimilco, D.F. (XCh). Se investigan las relaciones filogenéticas de éstas poblaciones en relación a especies de astacoideos Neárticos y Neotropicales (Astacidae y Cambaridae) y de atyidos caribeños (Atyidae). Los niveles de diversidad genética (h and π) para r16S y CO-I fueron más bajas en las poblaciones sureñas en relación al cambarelinido del centro de México. Por ejemplo, π varió de 0,00000 a 0,00149 para r16S y CO-I, respectivamente, para las poblaciones sureñas, mientras que para la población central los valores variaron entre 0,00250 y 0,00232 para las mismas regiones. Ambas regiones génicas mostraron niveles significativos de estructuración entre las poblaciones sureñas (FST, 0,714 y 0,612, P < 0,0001, para r16S y CO-I), resultados que son apoyados por los bajos niveles de flujo génico, sin embargo un mayor número de poblaciones a lo largo de la distribución de la especie deberán ser muestreadas para corroborar dicha hipótesis. La reconstrucción filogenética de estas poblaciones y otros astacoideos y atyidos y por medio de máxima parsimonia (MP), mínima evolución (ME) y máxima verosimilitud (ML) confirman la monofilia de las dos poblaciones sureñas (P. llamasi), así como la de C. montezumae y sugieren que la familia Cambaridae es un ensamble no-monofilético, hipótesis que se confirma con un análisis Bayesiano de evidencia total.]

Affiliations: 1: Planta Experimental de Producción Acuícola, Departamento de Hidrobiología, División Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Av. San Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, Del. Iztapalapa, C.P. 09340, Mexico, D.F., Mexico;, Email: ibs@xanum.uam.mx; 2: Planta Experimental de Producción Acuícola, Departamento de Hidrobiología, División Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Av. San Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, Del. Iztapalapa, C.P. 09340, Mexico, D.F., Mexico; 3: Planta Experimental de Producción Acuícola, Departamento de Hidrobiología, División Ciencias Biológicas y de la Salud, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Av. San Rafael Atlixco 186, Col. Vicentina, Del. Iztapalapa, C.P. 09340, Mexico, D.F., Mexico; 4: Fundación Centro de Estudios del Cuaternario de Patagonia y Antártica, Punta Arenas Chile, Av. Bulnes 01890, Casilla 737, Punta Arenas, Chile

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